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工业机器人自上世纪60年代初问世以来,经过了40年的发展,已广泛应用于各个工业领域,成为制造业自动化中主要的机电一体化设备.作为一种新型的生产工具,在减轻工人劳动强度、提高劳动生产率、把人从危险恶劣的环境下解放出来等方面显示出极大的优越性.机器人产业已成为当代应用广泛、发展迅速的高技术之一.工程机械在中国属于一个新兴的行业,但其发展速度很快.在工业发达国家,工业机器人己广泛应用于机械加工生产线上,而在中国机械行业,特别是工程机械行业,工业机器人的研究与应用工作才刚刚起步,目前只有弧焊、搬运等工序在主要工程机械厂家有所应用.为了尽快赶超世界先进水平,有必要对工业机器人及其在生产中的应用进行深入的研究.该论文以工业中常用的一些机器人为例,简要介绍了机器人的机构结构,详细分析了机器人运动控制中的一些关键技术,以焊接机器人为例研究了工业机器人作业实施过程中的方法和手段.机器人的精度主要依存于机械误差、控制算法与系统分辨率.机械误差主要产生于传动误差、关节间隙与联杆机构的挠性;控制算法误差主要指能否得到直接解的算法和算法在计算机内的运算字长所造成的"bit"(比特)误差,"bit"误差与机构误差相比可忽略不计;分辨率的系统误差可取1/2基准分辨率.因此,机器人的精度=1/2基准分辨率+机构误差.在直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、极坐标型机器人及多关节型机器人中,虽然关节型机器人精度最差,但由于它占地面积最小,而动作范围最大,空间速度快,灵活,通用性好等优点,因而成为机器人发展的主流,这也是目前工业中多选用关节型机器人的主要原因.机器人运动控制的关键是实现指定路径的多轴协调控制问题.在多轴协调控制过程中,机器人的6个关节是通过复杂的联动控制来实现高速、平稳、高精度的空间轨迹的.但由于6个关节之间的强耦合作用(即强非线性),它们的伺服系统之间必须满足一定的条件,才能实现多轴协调控制的目的,即各个关节独立的伺服系统增益必须调整一致.另一个必须注意的关键概念是速度控制比或称速度控制范围,这是在研制或选用机器人时必须关心的问题.工业上大量应用的机器人绝大多数属于所谓T/P方式工业机器人,无论是示教过程还是再现过程,机器人的计算机控制系统均处于边计算边工作的状态.因此,商品化的工业机器人的计算机控制系统多为具有实时中断控制与多任务处理功能的专用计算机控制系统.通过对工业机器人生产作业实施过程的深入研究,可知工业机器人进行示教时必须考虑工业机器人的结构、工件的形状、重量、材质和加工工艺以及周边设备等情况.示教之后要先试运行,并不断修正轨迹和姿势,以使作业状态最佳,从而得到理想的作业效果并形成最终的作业运行程序.工业机器人在应用中还必须联络其他各种设备、装置的有关信息,通过程序的处理与协调,才能实现自动运转.因此,工业机器人除具备基本的示教再现功能之外,与外界的联系就成为应用中的关键问题.工业机器人控制系统与外界联系有如下四类:(1)与生产系统对应,(2)与作业用途对应,(3)与周边设备对应,(4)与传感器或其他装置对应.该论文通过对工业机器人及其应用中一些理论问题的研究,得出了一些在机器人设计、造型及使用过程中可供借鉴的重要理论,可以对从事机械行业的人们提供有益的帮助.